Membran entfernt Fluorid-Ionen aus Wasser
Neue hocheffiziente und kostengünstige Filtertechnologie der Tufts University für die Dritte Welt
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Trinkwasser: neue Membran reinigt hochwirksam (Foto: pixabay.com, sutulo) |
Boston (pte004/08.09.2021/06:15)
Ein Team von Wissenschaftlern der Ingenieursschule der Tufts University https://www.tufts.edu/ in Boston im US-Bundesstaat Massachusetts hat eine Filtertechnologie entwickelt, die von der Biologie inspiriert ist und dazu beitragen könnte, Krankheiten zu verhindern, die durch verunreinigtes Trinkwasser hervorgerufen werden. Davon sind Millionen Menschen vor allem in der Dritten Welt betroffen. Die Membran lässt sich möglicherweise auch bei Umweltsanierungsmaßnahmen einsetzen.
[b]Der Natur auf die Finger geschaut[/b]
Die neuen synthetische Polymermembranen ahmen die hochselektiven Eigenschaften biologischer Zellmembranen nach. Sie sind in der Lage, Chlor-, Fluor- und andere Ionen, die für den Menschen gefährlich werden können, hochselektiv aus Trinkwasser zu entfernen.
[b]Fluorid im Übermaß macht krank[/b]
Die Zugabe von Fluorid zu Trinkwasser ist ein probates Mittel gegen Karies. Die Mengen sind allerdings so gering, dass keine Erkrankungen auftreten. Ander bei vielen natürlichen Trinkwasserquellen. Sie weisen so hohe natürliche Fluoridgehalte auf, dass schwere Gesundheitsprobleme die Folge sind. Die Menschen leiden dann an Fluorose, die Zähne schwächt, Sehnen und Bänder verkalken lässt und zu Knochendeformitäten führen kann. Die Weltgesundheitsorganisation schätzt, dass übermäßige Fluoridkonzentrationen im Trinkwasser weltweit Dutzende Millionen von Zahn- und Skelettfluorosefällen verursacht haben.
Die Fähigkeit, Fluorid mit einer relativ kostengünstigen Filtermembran zu entfernen, könnte Gemeinschaften vor Fluorose schützen, ohne dass eine teure und energieaufwändige Hochdruckfiltration erforderlich ist oder alle Inhaltsstoffe vollständig entfernt werden, sodass das Trinkwasser remineralisiert werden muss.
[b]Einige flutschen schneller durch als andere[/b]
Ayse Asatekin, außerordentliche Professorin für Chemie- und Bioingenieurwesen, und ihr Team ließen sich von der Biologie inspirieren. Zellmembranen sind bemerkenswert selektiv, wenn es darum geht, den Durchgang von Ionen in und aus Zellen zu ermöglichen beziehungsweise zu verhindern. Die Forscher entwickelten ein Polymer, in dem molekulare Gruppen eng miteinander verbundene positive und negative Ladungen auf ihrer Oberfläche enthalten, und beschichteten damit einen porösen Träger. So entstanden Membranen mit Kanälen, die schmaler als ein Nanometer sind und sowohl von wasserabweisenden als auch von plus- und minusgeladenen chemischen Gruppen umgeben sind. Wie bei den biologischen Kanälen zwingt die sehr geringe Größe der Poren die Ionen, mit den geladenen und wasserabweisenden Gruppen in den Poren zu interagieren, so dass einige Ionen viel schneller passieren können als andere.
ZwitterCo, ein in Cambridge/USA ansässiges Unternehmen, das diese Arbeit finanziert hat, will die Membranen jetzt industriell herstellen.
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